水電站建筑廠房設(shè)計資料

1、第六章 水電站地面廠房布置設(shè)計第一節(jié) 水電站廠房的任務(wù)、組成及類型一、水電站廠房的任務(wù)水電站廠房是水能轉(zhuǎn)為電能的生產(chǎn)場所，也是運(yùn)行人員進(jìn)行生產(chǎn)和活動的場所。其任務(wù)是通過一系列工程措施，將水流平順地引入水輪機(jī)，使水能轉(zhuǎn)換成為可供用戶使用的電能，并將各種必需的機(jī)電設(shè)備安置在恰當(dāng)?shù)奈恢?，?chuàng)造良好的安裝、檢修及運(yùn)行條件，為運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境。水電站廠房是水工建筑物、機(jī)械及電氣設(shè)備的綜合體，在廠房的設(shè)計、施工、安裝和運(yùn)行中需要各專業(yè)人員通力協(xié)作。二、水電站廠房的組成水電站廠房的組成可從不同角度劃分。(一)從設(shè)備布置和運(yùn)行要求的空間劃分(1) 主廠房。水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是由水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)的，機(jī)械轉(zhuǎn)化為電

2、能是由發(fā)電機(jī)來完成的，二者之間由傳遞功率裝置連接，組成水輪發(fā)電機(jī)組。水輪發(fā)電機(jī)組和各種輔助設(shè)備安裝在主廠房內(nèi)，是水電站廠房的主要組成部分。(2) 副廠房。安置各種運(yùn)行控制和檢修管理設(shè)備的房間及運(yùn)行管理人員工作和生活用房。(3) 主變壓器場。裝設(shè)主變壓器的地方。水電站發(fā)出的電能經(jīng)主變壓器升壓后，再經(jīng)輸電線路送給用戶。(4) 開關(guān)站(戶外配電裝置) 。為了按需要分配功率及保證正常工作和檢修，發(fā)電機(jī)和變壓器之間以及變壓器與輸電線路之間有不同電壓的配電裝置。發(fā)電機(jī)側(cè)的配電裝置，通常設(shè)在廠房內(nèi)，而其高壓側(cè)的配電裝置一般布置在戶外，稱高壓開關(guān)站。裝設(shè)高壓開關(guān)、高壓母線和保護(hù)設(shè)施，高壓輸電線由此將電能輸送給

3、電力用戶。水電站主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關(guān)站及廠區(qū)交通等，組成水電站廠區(qū)樞紐建筑物，一般稱廠區(qū)樞紐。(二) 從設(shè)備組成的系統(tǒng)劃分水電站廠房內(nèi)的機(jī)械及水工建筑物共分五大系統(tǒng)(1) 水流系統(tǒng)。水輪機(jī)及其進(jìn)出水設(shè)備，包括壓力管道、水輪機(jī)前的進(jìn)水閥、蝸殼、水輪機(jī)、尾水管及尾水閘門等。(2) 電流系統(tǒng)。即電氣一次回路系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)及其引出線、母線、發(fā)電機(jī)電壓配電設(shè)備、主變壓器和高壓開關(guān)站等。(3) 電氣控制設(shè)備系統(tǒng)。 即電氣二次回路系統(tǒng)， 包括機(jī)旁盤、 厲磁設(shè)備系統(tǒng)、 中央控制室、 各種控制及操作設(shè)備如各種互感器、表計、繼電器、控制電纜、自動及遠(yuǎn)動裝置、通迅及調(diào)度設(shè)備等直流系統(tǒng)。(4) 機(jī)械

4、控制設(shè)備系統(tǒng)。包括水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備，如接力器及操作柜，事故閥門的控制設(shè)備，其它各種閘門、減壓閥、攔污柵等操作控制設(shè)備。(5) 輔助設(shè)備系統(tǒng)。包括為了安裝、檢修、維護(hù)、運(yùn)行所必須的各種電氣及機(jī)械輔助設(shè)備，如廠用電系統(tǒng)(廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統(tǒng))，油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)，起重設(shè)備，各種電氣和機(jī)械修理室、試驗(yàn)室、工具間、通風(fēng)采暖設(shè)備等。(三) 從水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成劃分1水平面上可分為主機(jī)室和安裝間。主機(jī)室是運(yùn)行和管理的主要場所，水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備布置在主機(jī)室；安裝間是水電站機(jī)電設(shè)備卸貨、拆箱、組裝、檢修時使用的場地。2垂直面上，根據(jù)工程習(xí)慣主廠房以發(fā)電機(jī)層樓板面為界，分為上部結(jié)構(gòu)和

5、下部結(jié)構(gòu)。(1) 上部結(jié)構(gòu)。與工業(yè)廠房相似，基本上是板、梁 、柱結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。(2) 下部結(jié)構(gòu)。為大體積混凝土整體結(jié)構(gòu)，主要布置過流系統(tǒng)，是廠房的基礎(chǔ)。三、水電站廠房的基本類型水電站廠房型式往往是隨不同的地形、地質(zhì)、水文等自然條件和水電站的開發(fā)方式、水能利用條件、下游水位的變化、水利樞紐的總體布置而定。水電站廠房類型劃分方法很多，根據(jù)廠房與擋水建筑物的相對位置及其結(jié)構(gòu)特征，可分為三種基本類型：1 引水式廠房發(fā)電用水來自較長的引水道，廠房遠(yuǎn)離擋水建筑物，一般位于河岸，其軸線常平行河道。若將廠房建在地下山體內(nèi)，則稱為地下廠房，2 壩后式廠房廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，在結(jié)構(gòu)上與大壩用永久縫分開，發(fā)

6、電用水由壩內(nèi)高壓管道引入廠房。有時為了解決泄水建筑物布置與廠房建筑物布置之間的矛盾，可將廠房布置成以下型式。(1) 溢流式廠房。廠房位于壩后，將廠房頂作為溢洪道，成為壩后溢流式廠房。這種益流式廠房通常是承受中、高水頭的電站廠房。(2) 壩內(nèi)式廠房。廠房移入溢流壩體空腹內(nèi)，廠房與大壩全為一體。3河床廠房廠房位于河床中，成為擋水建筑物的一部分，廠壩結(jié)構(gòu)在河床上銜接為一體。如按機(jī)組主軸的裝置方式分，水電站廠房還可分為立式機(jī)組廠房和臥式機(jī)組廠房。本章主要介紹立式機(jī)組廠房。第二節(jié) 水電站廠房設(shè)計所需資料和設(shè)計程序一、廠房設(shè)計所需資料水電站廠房布置設(shè)計涉及到各種機(jī)電設(shè)備的布置與其相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)布置，在進(jìn)行

7、其設(shè)計之前，應(yīng)收集有關(guān)的原始資料。( 一 ) 河流開發(fā)方案及建筑物等級一條河流要開發(fā)，應(yīng)先進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，確定修建梯級電站的先后順序。故設(shè)計之初應(yīng)有規(guī)劃報告的批文作為依據(jù)。應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、建壩高低、電站裝機(jī)容量等，確定電站建筑物等級和相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。此外還應(yīng)了解對廠房的特殊要求。(二 )地形資料(1) 庫區(qū)及取水樞紐1/20001/1000 的地形圖。壩址軸線處1/200 的地形圖。(2) 廠區(qū)樞紐處1/500 的地形圖。(3) 廠房所在處1/200 的地形圖。(4) 若為引水式電站，還應(yīng)有1/20001/1000 引水線路帶狀地形圖。(5) 三 ) 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料廠區(qū)地質(zhì)分析報告及圖紙

8、，對廠區(qū)所屬范圍的地質(zhì)情況、巖層走向、傾角、斷層走向、條數(shù)應(yīng)有了解。廠區(qū)內(nèi)有無滑坡體、廠區(qū)廠房后坡有無危巖孤石、樞紐及廠區(qū)的地震級別有多大，也應(yīng)有了解。此外，對廠區(qū)的地基覆蓋層厚度、下覆基巖深度、土壤及巖石物理力學(xué)指標(biāo)等，均應(yīng)了解清楚。對廠區(qū)內(nèi)地下水活動情況應(yīng)分析清楚，如地下水有無腐蝕性、巖層有無承壓水、它的滲透性等。(6) 四) 水文及水能資料1站址的多年徑流資料，用以進(jìn)行洪水、枯水、徑流等水文計算作依據(jù)。2 水庫的調(diào)洪方式，包括水庫及大壩的各種水文及下泄流量，壩址及廠址處的水位流量關(guān)系由線，尾水相應(yīng)的校核、設(shè)計及最小的各特征水位值。3廠區(qū)所在河流的泥沙資料、河流冰凌資料以及山洪泥石流等資料

9、。4電站的裝機(jī)容量、機(jī)組臺數(shù)、電站的最大最小和加權(quán)平均水頭。5電站的運(yùn)行方式、輸電方向、電壓等級、輸電距離等。（ 五 ） 施工組織資料了解施工單位的施工技術(shù)水平，包括施工方法及設(shè)備，施工材料的運(yùn)輸條件，施工工期、施工單價等資料。（ 六 ） 機(jī)組與輔助設(shè)備資料1 主機(jī)組及總裝圖（立面和平面）及臺數(shù)。2 發(fā)電機(jī)的尺寸和重量，冷卻方式及通風(fēng)道尺寸。3 水輪機(jī)型號、直徑和重量，蝸殼和尾水管的型式和尺寸。4 變壓器的臺數(shù)、重量和尺寸。5機(jī)旁盤、各種配電板、發(fā)電機(jī)引出線接地等裝置圖；油開關(guān)等的地腳螺栓基礎(chǔ)圖；調(diào)速器；高低壓空氣壓縮機(jī)、水泵等尺寸及基礎(chǔ)圖；吊車的規(guī)格及技術(shù)資料。綜上所述，要設(shè)計廠房，須在地形

10、、地質(zhì)、水文、氣象、施工、機(jī)組等基本資料收集齊后，方可進(jìn)行。二、水電站廠房的設(shè)計程序水電站廠房設(shè)計，根據(jù)電站規(guī)模和工程難易程度可分為兩個階段或三個階段設(shè)計。一般大中型電站按兩個階段設(shè)計，即初步設(shè)計和施工詳圖設(shè)計（ 或技施設(shè)計，即技術(shù)設(shè)計和施工詳圖合并進(jìn)行） 。某些大型電站或比較復(fù)雜的廠房，則可按三個階段設(shè)計，即初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工詳圖。1 初步設(shè)計初步設(shè)計階段的主要任務(wù)是通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，確定廠區(qū)總體布置、廠房內(nèi)部布置等方案，具體包括：(1) 闡述各比較方案的廠房及開關(guān)站布置的地形、地質(zhì)、型式、布置、工程量、施工及運(yùn)行條件、勞動力及造價等情況。各比較方案的優(yōu)缺點(diǎn)和選定方案的論證。(2) 主

11、副廠房的內(nèi)部布置、結(jié)構(gòu)型式、面積、高程和主要尺寸的選定，廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算及工程地質(zhì)處理措施等。(3) 尾水建筑物的結(jié)構(gòu)型式、控制高程、斷面尺寸、長度、尾水閘門及操作平臺布置的選定。尾水建筑物的水力計算以及提 出尾水渠和下游河床防護(hù)整治措施方案的意見。(4) 開關(guān)站和主變壓器的位置、場地布置、面積、高程的選定。2技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計階段是在批準(zhǔn)初步設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行各建筑物的詳細(xì)設(shè)計。包括建筑物的細(xì)部布置、結(jié)構(gòu)布置，確定主要結(jié)構(gòu)的計算原則及編寫出設(shè)計大綱，進(jìn)行結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計和計算。為施工組織設(shè)計和編制工程預(yù)算提供更詳細(xì)的工程量，編制該階段的設(shè) 計文件，包括技術(shù)設(shè)計書、專題報告等。3 施工詳圖施工詳圖

12、階段是在技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。包括各建筑物的基礎(chǔ)開挖圖，邊坡及基礎(chǔ)處理圖，混凝土澆筑分層分塊圖，各澆筑層預(yù)埋件圖，各結(jié)構(gòu)及構(gòu)件鋼筋圖，水下結(jié)構(gòu)的止水排水設(shè)計圖，各建筑物的觀測設(shè)備埋設(shè)圖及其它構(gòu)造詳圖。初步設(shè)計是關(guān)鍵，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是否合理主要取決于初步設(shè)計階段，因此必須做到充分論證、精心設(shè)計。第三節(jié) 水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化的主要電氣設(shè)備，其型式和布置對主廠房的布置和尺寸影響很大。一、發(fā)電機(jī)類型及傳力方式豎軸水輪發(fā)電機(jī)就其傳力方式可分為二大類：( 一 ) 懸掛式發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，支承在上機(jī)架上。懸掛式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動部分(包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、大軸和作用于轉(zhuǎn)輪上的水壓力)

13、的重量，通過推力頭和推力軸承傳給上機(jī)架，上機(jī)架傳給定子外殼，定子外殼再把力傳給機(jī)墩，整個機(jī)組好象在上機(jī)架上掛著一樣，因此稱為懸掛式。下機(jī)架的作用是支撐下導(dǎo)軸承和制動閘，下導(dǎo)軸承是防止擺動的。當(dāng)機(jī)組停機(jī)時，需用制動閘將轉(zhuǎn)子頂起，以防燒毀推力頭和推力軸承。制動閘反推力、下導(dǎo)軸承自重等通過下機(jī)架傳給機(jī)墩。發(fā)電機(jī)樓板自重和樓板上設(shè)備重量通過通風(fēng)道外殼傳到機(jī)墩上。高轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)則多做成懸掛式的，因其轉(zhuǎn)子直徑小、高度大、重心高。( 二 ) 傘式發(fā)電機(jī)傘式發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方，設(shè)在下機(jī)架上。整個發(fā)電機(jī)象把傘，推力頭象傘柄，轉(zhuǎn)子象傘布，故稱傘式發(fā)電機(jī)。1 普通傘式。有上下導(dǎo)軸承。機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量通過推

14、力頭和推力軸承傳給下機(jī)架，下機(jī)架再把力傳給機(jī)墩。上機(jī)架只支撐上導(dǎo)軸承和勵磁機(jī)定子。由于利用水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的軸安放推力頭，上機(jī)架的高度可減小，軸長可縮短，因而降低了廠房高度。發(fā)電機(jī)的重量比懸掛式要小，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可單獨(dú)吊出，不需卸掉推力頭，安裝檢修都比較方便。傘式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重心在推力軸承之上，重心較高，運(yùn)轉(zhuǎn)時容易發(fā)生擺動，應(yīng)用范圍受到限制。對于大容量、低轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子直徑大、高度小、重心低，多做成傘式。2半傘式。有上導(dǎo)軸承，無下導(dǎo)軸承。此種形式的發(fā)電機(jī)通常將上機(jī)架埋入發(fā)電機(jī)層地板以下。3全傘式。無上導(dǎo)軸承，有下導(dǎo)軸承。機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的重量通過推力軸承的支撐結(jié)構(gòu)傳到水輪機(jī)頂蓋上，通過頂蓋傳

15、給水輪機(jī)墩環(huán)。這種發(fā)電機(jī)的上機(jī)架僅僅支撐勵磁機(jī)定子和上導(dǎo)軸承的重量，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小。下機(jī)架只支撐下導(dǎo)軸承和制動閘的反作用力，結(jié)構(gòu)尺寸也較小。這種傳力方式進(jìn)一步縮短了發(fā)電機(jī)的軸長，減小了轉(zhuǎn)子的重量，同時也降低了廠房的高度。二、發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)是向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子供給形成磁場的直流電源。一般每臺發(fā)電機(jī)都設(shè)各自獨(dú)立的勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)包括勵磁機(jī)和勵磁盤。(1) 勵磁機(jī)。實(shí)際上是直流發(fā)電機(jī)，其勵磁方式有采用與水輪發(fā)電機(jī)同軸的勵磁機(jī)的直接勵磁系統(tǒng)。采用直流發(fā)電機(jī)，由水銀整流器組成的離子勵磁系統(tǒng)、半導(dǎo)體整流等非直接勵磁系統(tǒng)。大型水輪發(fā)電機(jī)多采用靜電可控硅勵磁方式。(2) 勵磁盤。 它是裝設(shè)水輪發(fā)電機(jī)勵

16、磁回路的控制設(shè)備和自動調(diào)整裝置的配電盤， 其作用是控制和調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)的勵磁電流。每臺發(fā)電機(jī)一般有35 塊勵磁盤。一般布置在發(fā)電機(jī)層的上游側(cè)或下游側(cè)。三、發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)(機(jī)墩)機(jī)墩是發(fā)電機(jī)的支承結(jié)構(gòu)，其作用是將發(fā)電機(jī)支承在預(yù)定位置上，并為機(jī)組的運(yùn)行、維護(hù)、安裝和檢修創(chuàng)造條件。對于立式機(jī)組的機(jī)墩承受水輪發(fā)電機(jī)組的全部動、靜荷載，這些荷載通過機(jī)墩傳到水下混凝土。為保證機(jī)組正常運(yùn)行，要求機(jī)墩具有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時具有良好的抗振性能，一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。常見的機(jī)墩形式有：(1) 圓筒式機(jī)墩。其結(jié)構(gòu)形式為厚壁鋼筋混凝土圓筒，其壁厚在 1m 以上。外部形狀可是圓形，也可是八角形。內(nèi)壁為圓形的水輪機(jī)

17、井，其直徑一般為 1.31.4 倍的轉(zhuǎn)輪直徑。圓筒式機(jī)墩的優(yōu)點(diǎn)是剛度較大，抗壓、抗振、抗扭性能較好，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。我國大中型電站采用較多。其缺點(diǎn)是水輪機(jī)井空間狹小，水輪機(jī)的安裝、維修、維護(hù)不方便。(2) 環(huán)形梁立柱式機(jī)墩。由環(huán)形梁和立柱組成，發(fā)電機(jī)座落在環(huán)形梁上，立柱底部固結(jié)在蝸殼上部混凝土上，并將荷載傳到下部塊體結(jié)構(gòu)。此種機(jī)墩的優(yōu)點(diǎn)是混凝土用量省，水輪機(jī)頂蓋處寬敞，立柱間凈空對設(shè)備的布置、機(jī)組的出線、安裝、維修均比較方便。缺點(diǎn)是機(jī)墩剛度小，抗振、抗扭性能較差，一般用中小型機(jī)組。(3) 構(gòu)架式機(jī)墩。機(jī)墩是由兩個縱向剛架和兩根橫梁組成。發(fā)電機(jī)支承在框架上部的梁系上，并由框架將荷載經(jīng)蝸殼外圍

18、混凝土傳至下部塊體結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，施工簡單，造價低。構(gòu)架下面的空間便于布置管路和輔助設(shè)備，機(jī)組安裝、檢修都較方便。缺點(diǎn)是剛度更小，僅適用于小型機(jī)組。四、發(fā)電機(jī)的布置方式發(fā)電機(jī)的布置方式是按發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)層樓板的相互位置劃分的，常見的有定子外露式、定子埋入式、上機(jī)架埋入式三種。(1) 外露布置也叫開敞式。發(fā)電機(jī)定子完全露出于發(fā)電機(jī)層地面以上。此種布置在大型機(jī)組中不多見，因其占去發(fā)電機(jī)層地板很多位置，顯得擁擠，同時水輪機(jī)層高度小，不便其間布置夾層。(2) 埋入式布置。發(fā)電機(jī)定子埋入發(fā)電機(jī)層樓板下機(jī)坑內(nèi)。此種布置使得發(fā)電機(jī)層較寬敞，由于提高了發(fā)電機(jī)層高程而增高了水輪機(jī)層高度，可利用增設(shè)中間層

19、布置發(fā)電機(jī)引出線及電氣設(shè)備。目前采用較多。(3) 當(dāng)單機(jī)容量在 100mw 以上的大型機(jī)組常采用上機(jī)架埋入布置， 即發(fā)電機(jī)定子及上機(jī)架全部埋設(shè)在發(fā)電機(jī)層樓板之下， 發(fā)電機(jī)層只留有勵磁機(jī)。這樣要增加一些廠房的高度，但發(fā)電機(jī)層較寬敞，檢修場地大，利于各種控制設(shè)備和輔助設(shè)備的布置，有可能減小廠房的寬度。第四節(jié) 水電站廠房內(nèi)的輔助設(shè)備輔助設(shè)備是保證機(jī)組正常運(yùn)行和安裝所必需的，對廠房的布置和尺寸也有一定的影響。主要有：調(diào)速系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、氣系統(tǒng)和起重設(shè)備。一、調(diào)速系統(tǒng)每臺機(jī)組裝設(shè)一套包括調(diào)速器、油壓裝置等附屬設(shè)備組成的調(diào)速系統(tǒng)，根據(jù)電力系統(tǒng)要求自動調(diào)整機(jī)組的出力，同時使機(jī)組保持一

20、定的額定轉(zhuǎn)速。調(diào)速設(shè)備一般由下列三部分組成：調(diào)速器柜、作用筒（接力器）、油壓裝置。三部分之間用管路聯(lián)系。1.調(diào)速器柜。單機(jī)容量不同，機(jī)型不同，調(diào)速系統(tǒng)也不一樣，調(diào)速柜的外形尺寸變化不大，一般為方形，尺寸為800mm x 800mmx 1900mm。它以機(jī)械的傳動桿和油管與作用筒相聯(lián)。因作用筒多布置在機(jī)墩的上游側(cè)，所以調(diào)速柜也多布置在發(fā)電機(jī)的上游側(cè)。2 作用筒（接力器） 。作用筒是個油壓活塞，大中型機(jī)組都采用兩個，用來推轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)環(huán)。調(diào)節(jié)環(huán)帶動導(dǎo)水葉來控制水輪機(jī)的引用流量，以調(diào)節(jié)機(jī)組的出力。因蝸殼上游斷面尺寸較小，作用筒一般布置在上游側(cè)機(jī)墩內(nèi)。3油壓裝置。油壓裝置是由壓力油罐、儲油槽和油泵組成。油罐

21、內(nèi)油壓為2.5mpa ，供推動活塞用。油壓靠壓縮空氣維持，所以油桶內(nèi)上部為壓縮空氣。工作后的油回到儲油槽，罐內(nèi)油量不足時，由油泵將油槽中的油打入罐內(nèi)。油泵一般為兩臺，一臺工作，一臺備用。所示。二、油系統(tǒng)1 作用及分類水電站油系統(tǒng)任務(wù)有兩方面：一是供給機(jī)組軸承的潤滑油和操作用的壓力油，稱為透平油。其作用是潤滑、散熱及傳遞能量；二是供給變壓器、油開關(guān)等電氣設(shè)備的絕緣油，其作用是絕緣、散熱及滅弧。兩種油的性質(zhì)不同，應(yīng)有兩套獨(dú)立的油系統(tǒng)。2油系統(tǒng)的組成及布置(1) 油庫。接受和貯存油地方，油庫設(shè)有油罐。透平油的用油設(shè)備均在廠內(nèi)，故透平油庫一般布置在廠內(nèi)，只有在油量很大時才在廠外另設(shè)存貯新油的油庫。絕緣

22、油用量大的主變壓器和開關(guān)站都在廠外，所以絕緣油庫常布置在廠外主變壓器和開關(guān)站附近。油庫要特別注意防火，大于100t 時油庫應(yīng)設(shè)在廠外。(2) 油處理室。設(shè)有油泵和濾油機(jī)，有時還有油再生裝置。油處理室一般設(shè)在油庫旁。透平油與絕緣油常合用油處理室。相鄰水電站可合用一套油處理設(shè)備。(3) 補(bǔ)給油箱。設(shè)在主廠房的吊車梁下。當(dāng)設(shè)備中的油有消耗時，補(bǔ)給油罐自流補(bǔ)給新油。當(dāng)不設(shè)補(bǔ)給油箱時，可利用油泵補(bǔ)給新油。(4) 廢油槽。在每臺機(jī)組的最低點(diǎn)設(shè)廢油槽，收集漏出的廢油。(5) 事故油槽。當(dāng)變壓器、油開關(guān)、油庫發(fā)生燃燒事故時迅速將油排走，以免事故擴(kuò)大。油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。事故油槽應(yīng)布置在便于充

23、油設(shè)備排油的位置，并便于滅火。(6) 油管。油的輸送設(shè)備，一般布置在水輪機(jī)層。三、供水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。(7) 一 ) 供水系統(tǒng)1 供水對象及要求水電站廠房內(nèi)的供水系統(tǒng)包括技術(shù)供水、生活供水、消防供水。技術(shù)供水包括冷卻及潤滑用水，如發(fā)電機(jī)的空氣冷卻器、機(jī)組導(dǎo)軸承和推力軸承的油冷卻器、水潤滑導(dǎo)軸承、空氣壓縮機(jī)氣缸冷卻器、變壓器的冷卻設(shè)備等。耗水量最大的是發(fā)電機(jī)和變壓器的冷卻用水，可達(dá)技術(shù)用水的 80%左右，要求水質(zhì)清潔、不含對管道和設(shè)備有害的化學(xué)成分。2 供水系統(tǒng)布置及供水方式一般供水系統(tǒng)是從壓力管道取水、上游水庫取水、下游水泵取水和地下水源取水。供水系統(tǒng)由水源、供水設(shè)備、水處理設(shè)備、管網(wǎng)和測量控

24、制元件組成。管路應(yīng)盡可能靠近機(jī)組，以縮短管線并減少水頭損失。供水泵房應(yīng)布置在水輪機(jī)層或以下的洞室內(nèi)。為保證水質(zhì)，用水管把水引向過濾設(shè)備，經(jīng)過濾后再分配用水。(1) 水泵供水：當(dāng)水電站的水頭太低(水壓力不夠)或太高 (需要減壓設(shè)備)時采用此方式供水。(2) 自流供水：適用于水頭在1260m 之間的水電站，但當(dāng)水頭大于 40m 時需要減壓設(shè)備。壩后式廠房從水庫引水，引水式廠房從壓力水管引水。(3) 混合式供水：水電站水頭變化較大時采用，高水頭用自流方式，低水頭時用水泵。消防用水要求水流能噴射到建筑物的最高部位，水量一般為 15l/s 。消防用水可從上游壓力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，并且

25、應(yīng)設(shè)置兩個水源。生活用水根據(jù)工作人員的多少決定。( 二 ) 排水系統(tǒng)1 排水系統(tǒng)的作用和排水方式廠房內(nèi)的生活用水、技術(shù)用水、閥門或建筑物及其他設(shè)備的滲漏水，均需及時排走。發(fā)電機(jī)冷卻用水等均自流排往下游。不能自流排除的用水和滲水，則集中到集水井，再用水泵排到下游，這個系統(tǒng)稱為滲漏排水系統(tǒng)。機(jī)組檢修時常需要排空蝸殼和尾水管，為此需設(shè)檢修排水系統(tǒng)。檢修時，將檢修機(jī)組前蝴蝶閥或進(jìn)水閘門關(guān)閉，將蝸殼及尾水管中的水自流經(jīng)尾水管排往下游。當(dāng)蝸殼和尾水管中的水位等于下游尾水時，關(guān)閉尾水閘門，利用檢修排水泵將余水排走。檢修排水可采用下列幾種方式：(1) 集水井。各尾水管與集水井之間以管道相連，并設(shè)閥門控制，尾水

26、管的積水可自流排入集水井，再用水泵排走。(2) 排水廊道。在廠房最低處沿縱軸線設(shè)一廊道，各尾水管的積水直接排入廊道，再以水泵排走。由于廊道體積大，尾水管中積水排除迅速，可縮短檢修時間。(3) 分段排水。在每兩臺機(jī)組之間設(shè)集水井和水泵，擔(dān)負(fù)兩臺機(jī)組的檢修排水。(4) 移動水泵。需檢修某臺機(jī)組時，臨時移動水泵裝在該處進(jìn)行排水。2 排水系統(tǒng)的布置要求水泵集中在水泵房內(nèi)，集水井設(shè)在水泵房的下層。集水井通常布置在安裝間下層、廠房一端、尾水管之間或廠房上游側(cè)。集水井的底部高程要足夠低，以便自流集水。每個集水井至少設(shè)兩臺水泵，一臺工作，一臺備用。四、氣系統(tǒng)1壓氣系統(tǒng)的用途壓縮空氣分為低壓壓縮空氣和高壓壓縮空

27、氣。(1) 低壓壓縮空氣系統(tǒng)。機(jī)組制動；調(diào)相運(yùn)行壓水；蝶閥關(guān)閉時，將壓縮空氣通入閥上的空氣圍帶，使其膨脹而減少漏水；檢修時清掃設(shè)備，供風(fēng)動工具使用；通向攔污柵，防凍清污。額定氣壓為 0.50.8mpa 。(2) 高壓壓縮空氣系統(tǒng)。廠房中所有調(diào)速器油壓裝置的壓力油箱充氣，調(diào)速器壓力油箱中約有2/3 的體積為壓縮空氣，以保證調(diào)速器用油時無過大的壓力波動，額定氣壓為 2.5mpa 及 4mpa 。配電裝置如空氣斷路器的滅弧和操作的用氣，以及開關(guān)和少油斷路器的操作用氣，額定氣派壓為 25mpa 。（2） 壓氣系統(tǒng)的組成及布置壓氣系統(tǒng)的組成有空壓機(jī)、儲氣罐、輸氣管、測量控制元件。用氣設(shè)備如遠(yuǎn)離廠房（如高

28、壓開關(guān)站及進(jìn)水口），則在該處另設(shè)有壓氣系統(tǒng)，廠房內(nèi)高低壓系統(tǒng)均要設(shè)置?？諝鈮嚎s機(jī)室一般布置在水輪機(jī)層，安裝間的下面，其噪聲很大，要遠(yuǎn)離中央控制室，并滿足防火防爆要求。五、水電站廠房的起重設(shè)備為了安裝和檢修機(jī)組及其輔助設(shè)備，廠房內(nèi)要裝設(shè)專門的起重設(shè)備。最常見的起重設(shè)備是橋式起重機(jī)（橋吊）。橋吊由橫跨廠房的橋吊大梁及其上部的小車組成，橋吊大梁可在吊車梁頂上沿主廠房縱向行駛，橋吊大梁上的小車可沿該大梁在廠房橫向移動。起重設(shè)備的型式和吊運(yùn)方式對廠房上部結(jié)構(gòu)和尺寸影響較大，正確選擇起重設(shè)備和吊運(yùn)方式，可減小其寬度或高度。（3） 一 ） 橋吊的起重量和臺數(shù)橋吊的最大起重量取決于所吊運(yùn)的最重部件，一般為發(fā)電

29、機(jī)轉(zhuǎn)子，懸式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子需帶軸吊運(yùn)，傘式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可帶軸吊運(yùn)，也可不帶軸。對于低水頭電站，最重部件也可能是帶軸或不帶軸的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。少數(shù)情況下，橋吊的起重量決定于主變壓器（主變需要在廠內(nèi)檢修時）。橋式起重機(jī)有單小車和雙小車兩種。單小車設(shè)有主鉤和副鉤，當(dāng)起重量不大時一般采用一臺雙鉤橋吊；雙小車是在橋吊大梁上設(shè)有兩臺可以單獨(dú)或聯(lián)合運(yùn)行的小車，每臺小車只有一個起重吊鉤，起重量大于75t 時，可采用雙小車橋吊。與單小車相比，雙小車橋吊不僅重量輕、外形尺寸小，而且用平衡梁吊運(yùn)帶軸轉(zhuǎn)子時，大軸可以超出主鉤極限位置以上，從而可降低主廠房的高度。當(dāng)機(jī)組較大而且臺數(shù)多于6 臺時，也可考慮采用兩臺吊車。兩臺橋吊

30、可降低廠房高度，運(yùn)用較靈活。（4） 二 ） 橋吊跨度與工作范圍橋吊跨度是指橋吊大梁兩端輪子的中心距。選擇橋吊跨度時應(yīng)綜合考慮下列因素：（5） 橋吊跨度要與主廠房下部塊體結(jié)構(gòu)的尺寸相適應(yīng)，使主廠房構(gòu)架直接座落在下部塊體結(jié)構(gòu)的一期混凝土上。（6） 滿足發(fā)電機(jī)層及安裝間布置要求，使主廠房內(nèi)主要機(jī)電設(shè)備均在主副鉤工作范圍之內(nèi)，以便安裝和檢修。（7） 盡量采用起重機(jī)制造廠家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)跨度。橋式起重機(jī)的工作范圍是指主鉤和副鉤所能到達(dá)的范圍，起重機(jī)產(chǎn)品目錄上給出的吊鉤各方向上的極限位置構(gòu)成吊車的工作范圍。如圖 6-1 所示。圖6-1起重機(jī)工作范圍圖第五節(jié)主廠房的布置廠房內(nèi)部布置應(yīng)水電站主廠房是安裝水輪發(fā)電

31、機(jī)組及其輔助設(shè)備的場所，根據(jù)設(shè)備布置的需要通常在高度方向上分為數(shù)層。 根據(jù)機(jī)電布置、設(shè)備安裝、檢修及運(yùn)行要求結(jié)合水工結(jié)構(gòu)布置統(tǒng)一考慮。一、發(fā)電機(jī)層設(shè)備布置發(fā)電機(jī)層為安放水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備和儀表表盤的場地， 也是運(yùn)行人員巡回檢查機(jī)組、監(jiān)視儀表的場所。主要設(shè)備有發(fā)電機(jī)、調(diào)速柜、油壓裝置、機(jī)旁盤、勵磁盤、蝶閥孔、 樓梯、吊物孔等。1機(jī)旁盤（自動、保護(hù)、量測、動力盤） 。與調(diào)速器布置在同一側(cè)，靠近廠房的上游或下游墻。2調(diào)速柜。應(yīng)與下層的接力器相協(xié)調(diào)，盡可能靠近機(jī)組，并在吊車的工作范圍之內(nèi)。3勵磁盤。為控制勵磁機(jī)運(yùn)行而設(shè)置，常布置在發(fā)電機(jī)近旁。4蝶閥孔。如果在水輪機(jī)前裝設(shè)蝴蝶閥，則其檢修需要在發(fā)電機(jī)

32、層的安裝間內(nèi)進(jìn)行， 這就需要在發(fā)電機(jī)層與其相應(yīng)的部位預(yù)留吊孔，以方便檢修和安裝。5樓梯。每隔一段距離需要設(shè)置一個樓梯，一般兩臺機(jī)組設(shè)置一個。由發(fā)電機(jī)層到水輪機(jī)層至少設(shè)兩個樓梯， 分設(shè)在主廠房的兩端， 便于運(yùn)行人員到水輪機(jī)層巡視和操作、 及時 處理事故。樓梯不應(yīng)破壞發(fā)電機(jī)層樓板的梁格系統(tǒng)。6吊物孔。在吊車起吊范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)供安裝檢修的吊物孔，以勾通上下層之間的運(yùn)輸，一般布置在既不影響交通、 又不影響設(shè)備布置的地方， 其大小與吊運(yùn)設(shè)備的大小相適應(yīng)， 平 時用鐵蓋板蓋住。發(fā)電機(jī)層平面設(shè)備布置應(yīng)考慮在吊車主、 副鉤的工作范圍內(nèi)， 以便樓面所有設(shè)備都能由廠內(nèi) 吊車起吊。二、水輪機(jī)層設(shè)備布置水輪機(jī)層是指發(fā)電機(jī)

33、層以下， 蝸殼大塊混凝土以上的這部分空間。 在水輪機(jī)層一般布置調(diào)速器的接力器、水力機(jī)械輔助設(shè)備（如油、氣、水管路） 、電氣設(shè)備 （如發(fā)電機(jī)引出線、中性點(diǎn)引出線、接地、滅磁裝置等） 、廠用電的配電設(shè)備。1調(diào)速器的接力器。位于調(diào)速器柜的下方，與水輪機(jī)頂蓋連在一起，并布置在蝸殼最小斷面處，因?yàn)樵撎幍幕炷梁穸茸畲蟆?電氣設(shè)備的布置。發(fā)電機(jī)引出線和中性點(diǎn)側(cè)都裝有電流互感器，一般安裝在風(fēng)罩外壁或機(jī)墩外壁上。 小型水電站一般不設(shè)專門的出線層， 引出母線敷設(shè)在水輪機(jī)層上方， 而各 種電纜架設(shè)在其下方。水輪機(jī)層比較潮濕，對電纜不利。對發(fā)電機(jī)引出母線要加裝保護(hù)網(wǎng)。3油、氣、水管道。一般沿墻敷設(shè)或布置在溝內(nèi)。管道

34、的布置應(yīng)與使用和供應(yīng)地點(diǎn)相協(xié)調(diào)， 同時避免與其他設(shè)備相互干擾， 且與電纜分別布置在上下游側(cè)， 防止油氣水滲漏對電 纜造成影響。4.水輪機(jī)層上、下游側(cè)應(yīng)設(shè)必要的過道。主要過道寬度不宜小于1.2m1.6m。水輪機(jī)機(jī)墩壁上要設(shè)進(jìn)人孔，進(jìn)人孔寬度一般為 1.2m1.8m ，高度不小于1.8m2.0m ，且坡度不能太陡。三、蝸殼層的布置1主閥。當(dāng)引水式電站采用聯(lián)合供水或分組供水時，在蝸殼進(jìn)口前設(shè)置一道快速閘門 或蝴蝶閥，一般稱為主閥。主閥可以裝設(shè)在廠內(nèi)也可以裝設(shè)在廠外， 設(shè)在廠內(nèi)時運(yùn)行管理安裝等都比較方便， 但增 加了廠房寬度。主閥的上游側(cè)要安裝伸縮節(jié)，以方便其拆裝。主閥布置在主閥層內(nèi)，其控制設(shè)備就近布置。2進(jìn)人孔。在下部塊體結(jié)構(gòu)中要設(shè)有通向蝸殼和尾水管的進(jìn)人孔，并設(shè)置通道。一般進(jìn)人孔的直徑為60cm,進(jìn)人孔通道尺寸不小于1x1m。3一